KR102009461B1 - 운동 보조 장치 - Google Patents

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KR102009461B1
KR102009461B1 KR1020180035604A KR20180035604A KR102009461B1 KR 102009461 B1 KR102009461 B1 KR 102009461B1 KR 1020180035604 A KR1020180035604 A KR 1020180035604A KR 20180035604 A KR20180035604 A KR 20180035604A KR 102009461 B1 KR102009461 B1 KR 102009461B1
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sensor signal
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right foot
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foot
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KR1020180035604A
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김홍철
신영준
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국방과학연구소
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Abstract

운동 보조 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시 예에 따른 운동 보조 장치는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하고, 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하고, 중간 입각기(mid-stance)의 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다.

Description

운동 보조 장치{MOTION ASSIST APPARATUS}
아래의 설명은 운동 보조 장치에 관한 것이다.
관절이 불편한 노인이나 환자들이 보행을 원활하게 할 수 있는 운동 보조 장치 및 군사용 등의 목적으로 사용자의 근력을 보조하기 위한 장치들이 개발되고 있다.
일 실시예에 따른 보행 동작 분류 방법은 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하는 단계; 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계; 상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하는 단계; 및 중간 입각기(mid-stance)의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는 단계를 포함한다.
상기 계산하는 단계는, 상기 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 상기 운동 보조 장치의 각 관절의 각도 정보를 계산하는 단계; 및 상기 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 상기 기준 좌표계에 대한 상기 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동작을 분류하는 단계는, 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류할 수 있다.
상기 이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 상기 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 상기 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함할 수 있다.
상기 갱신하는 단계는, 상기 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 상기 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 상기 분류된 결과를 갱신할 수 있다.
상기 갱신하는 단계는, 상기 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신할 수 있다.
상기 설정하는 단계는, 상기 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고, 상기 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함할 수 있다.
운동 보조 장치의 제어 방법은, 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하는 단계; 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계; 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하는 단계; 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는 단계; 및 상기 갱신된 결과를 기초로 상기 운동 보조 장치를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 계산하는 단계는, 상기 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 상기 운동 보조 장치의 각 관절의 각도 정보를 계산하는 단계; 및 상기 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 상기 기준 좌표계에 대한 상기 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동작을 분류하는 단계는, 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류할 수 있다.
상기 이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 상기 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 상기 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함할 수 있다.
상기 갱신하는 단계는, 상기 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 상기 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 상기 분류된 결과를 갱신할 수 있다.
상기 갱신하는 단계는, 상기 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신할 수 있다.
상기 설정하는 단계는, 상기 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고, 상기 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함할 수 있다.
비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 상기 방법을 실행하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 보조 장치는, 발바닥 모듈; 상기 발바닥 모듈에 연결되는 정강이 링크; 상기 정강이 링크의 일단에 연결되는 허벅지 링크; 상기 허벅지 링크의 일단에 연결되는 허리 링크 및 상기 허리 링크에 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고, 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하고, 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다.
상기 발바닥 모듈은 관성 센서 및 힘 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 관성 센서의 센서 신호 및 상기 힘 센서의 센서 신호를 이용하여 상기 전체 보행 모드를 설정할 수 있다.
상기 정강이 링크, 상기 허벅지 링크 또는 상기 발바닥 모듈은 관성 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 상기 정강이 링크의 관성 센서, 상기 허벅지 링크의 관성 센서 및 상기 발바닥 모듈의 관성 센서의 센서 신호 중 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류할 수 있다.
상기 발바닥 모듈은 관성 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 상기 관성 센서의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 보조 장치는 발바닥 모듈; 상기 발바닥 모듈에 연결되는 정강이 링크; 상기 정강이 링크의 일단에 연결되는 허벅지 링크; 상기 허벅지 링크의 일단에 연결되는 허리 링크 및 상기 허리 링크에 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고, 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하고, 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하고, 상기 갱신된 결과를 기초로 상기 발바닥 모듈, 상기 정강이 링크, 상기 허벅지 링크 또는 상기 허리 링크를 제어한다.
운동 보조 장치는 상기 허벅지 링크를 상기 허리 링크에 대해 회전시키는 제1 회전 조인트; 및 상기 정강이 링크를 상기 허벅지 링크에 대해 회전시키는 제2 회전 조인트를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 갱신된 결과를 기초로 상기 제1 회전 조인트 또는 상기 제2 회전 조인트를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 보행 동작 분류 장치는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하고, 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하고, 중간 입각기(mid-stance)의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다.
일 실시예에 따른 운동 보조 장치의 제어 장치는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고, 상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하고, 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하고, 상기 갱신된 결과를 기초로 상기 운동 보조 장치를 제어한다.
도 1은 일 실시예에 따른 운동 보조 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행 동작 분류 방법의 전체적인 동작을 나타내는 순서도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행 동작 분류 방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전체 보행 모드를 설정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 보행 동작을 분류하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 보행 동작을 분류하는 이중 결정 트리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 갱신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 제어 방법의 전체적인 동작을 나타내는 순서도이다.
도 10은 일 실시에에 따른 보행 동작 분류 장치의 제어 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시에에 따른 운동 보조 장치의 제어 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 운동 보조 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 운동 보조 장치(100)는 사용자의 동작을 인식하고 인식된 동작을 기초로 사용자의 운동을 보조할 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 운동 보조 장치(100)에 장착된 다양한 센서의 센서 신호를 기초로 기구학 관계식과 학습 기반의 결정 트리 방법을 이용하여 운동 보조 장치(100)을 착용한 사용자의 동작을 빠르게 인식하고 오인식률을 낮출 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 실시간으로 빠르고 정확하게 사용자의 동작을 인식하고 이에 대응하여 정교하게 사용자의 운동을 보조함으로써 사용감과 편의성을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운동 보조 장치(100)는 허리 링크(103), 제어부(105), 허벅지 링크(111, 113), 정강이 링크(115, 117), 발바닥 모듈(118, 119), 회전 조인트(121, 123, 125, 127, 128, 129)를 포함할 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 백팩(101)을 더 포함할 수 있다. 제어부(105)는 백팩(101) 또는 허리 링크(103)에 부착되거나 포함될 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 유압 구동 모듈(HPU) 또는 신호 처리 보드(SSP)를 더 포함할 수 있다. 유압 구동 모듈은 백팩(101)에 부착되거나 포함될 수 있다. 신호 처리 보드는 허리 링크(103)에 부착될 수 있다.
발바닥 모듈(118, 119)는 하나 이상의 힘 센서(131, 133, 135, 137)를 포함할 수 있다. 힘 센서(131, 133, 135, 137)는 각각 로드 셀(Load cell)로 지칭될 수 있다. 힘 센서(131, 133, 135, 137) 각각은 발이 지면에 접촉했는지 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다. 발바닥 모듈(118, 119)에는 자세를 측정하기 위한 관성 센서(Inerial Measurement Unit, IMU)가 결합될 수 있다.
정강이 링크(115, 117)는 발바닥 모듈(118, 119)에 연결될 수 있다. 정강이 링크(115, 117)는 회전 조인트(128, 129)에 의해 발바닥 모듈(118, 119)에 연결될 수 있다. 회전 조인트(128, 129)는 발목 관절(ankle)에 배치될 수 있다. 회전 조인트(128, 129)의 3축(roll, pitch, yaw)은 수동 관절일 수 있다. 정강이 링크(115, 117)에는 자세를 측정하기 위한 관성 센서가 결합될 수 있다.
정강이 링크(115, 117)의 일단에는 허벅지 링크(111, 113)가 연결될 수 있다. 정강이 링크(115, 117)는 회전 조인트(125, 127)에 의해 허벅지 링크(111, 113)와 연결될 수 있다. 회전 조인트(125, 127)는 무릎 관절(knee)에 배치될 수 있다. 회전 조인트(125, 127)의 1 축(pitch)은 능동 관절일 수 있다. 능동 관절은 액츄에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 능동 관절에는 각도 센서가 결합될 수 있다. 예를 들어, 각도 센서는 엔코더(encoder)일 수 있다. 무릎 관절은 1 축(pitch)으로 구성될 수 있다.
허벅지 링크(111, 113)의 일단에는 허리 링크(103)가 연결될 수 있다. 허벅지 링크(111, 113)는 회전 조인트(121, 123)에 의해 허리 링크(103)와 연결될 수 있다. 회전 조인트(121, 123)는 고관절(hip)에 배치될 수 있다. 회전 조인트(121, 123)의 1축(pitch)는 능동 관절일 수 있다. 능동 관절은 액츄에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 능동 관절에는 각도 센서가 결합될 수 있다. 예를 들어, 각도 센서는 엔코더(encoder)일 수 있다. 회전 조인트(121, 123)의 나머지 2축(roll, yaw)은 수동 관절일 수 있다.
허리 링크(103)에는 백팩(101)이 연결될 수 있다. 백팩(101)에는 배터리 등의 구성이 포함될 수 있다. 백팩(101)은 사용자의 짐을 지지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(105)는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(total gait mode)를 설정할 수 있다. 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드(left heel fixed, LHF), 좌족 발가락 고정 모드(left toe fixed, LTF), 우족 뒤꿈치 고정 모드(right heel fixed, RHF), 우족 발가락 고정 모드(right toe fixed, RTF)를 포함할 수 있다.
제어부(105)는 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산할 수 있다. 제어부(105)는 선택된 전체 보행 모드를 기초로, 기구학 해석을 통해 좌족 및 우족의 위치를 계산할 수 있다. 제어부(105)는 설정된 전체 보행 모드를 기초로, 각 링크의 길이와 관절 각도를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산할 수 있다.
제어부(105)는 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류할 수 있다. 제어부(105)는 결정 트리 방법을 이용하여 동작을 분류할 수 있다. 결정 트리는 이중 결정 트리를 포함할 수 있다.
제어부(105)는 결정 트리를 이용하여 동작을 비 평지 동작 및 복합 평지 동작으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 결정 트리를 이용하여 비 평지 동작을 상승 동작 또는 하강 동작으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 결정 트리를 이용하여 복합 평지 동작을 복합 상승 동작 또는 복합 하강 동작으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 상승 동작을 계단 상승(stair ascent, SA) 또는 경사 상승(ramp ascent, RA)으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 하강 동작을 계단 하강(stair descent, SD) 또는 경사 하강(ramp descent, RD)으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 복합 상승 동작을 평지(level ground, LG), 계단 상승(stair ascent, SA) 또는 경사 상승(ramp ascent, RA)으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 복합 하강 동작을 평지(level ground, LG), 계단 하강(stair descent, SD) 또는 경사 하강(ramp descent, RD)으로 분류할 수 있다.
제어부(105)는 중간 입각기(mid-stance)의 발바닥 모듈(118, 119)의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신할 수 있다. 제어부(105)는 발바닥 모듈(118, 119)의 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 분류된 결과를 변경할 수 있다. 여기서, 중간 입각기는 발의 중앙면이 지면에 닿는 시점을 의미할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(105)는 갱신된 결과를 기초로 회전 조인트(121, 123)를 제어할 수 있다. 제어부(105)는 갱신된 결과를 기초로 발바닥 모듈(118, 119), 정강이 링크(115, 117), 허벅지 링크(111, 113) 또는 허리 링크(103)를 제어할 수 있다.
운동 보조 장치(100)는 사용자가 운동 보조 장치(100)를 사용할 때, 동작 인식의 지연에 따라 발생하는 역부하를 줄일 수 있고, 이를 통해 사용자의 피로감을 줄일 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 동작 인식의 오류를 줄임으로써 안전성을 높일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 보행 동작 분류 방법의 전체적인 동작을 나타내는 순서도이다.
일 실시예에 따르면, 단계(201)에서, 운동 보조 장치(100)는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정한다. 운동 보조 장치(100)는 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정할 수 있다. 여기서, 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(203)에서, 운동 보조 장치(100)는 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산한다. 운동 보조 장치(100)는 운동 보조 장치(100)의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 운동 보조 장치(100)의 각 관절의 각도 정보를 계산할 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 기준 좌표계에 대한 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(205)에서, 운동 보조 장치(100)는 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류한다. 운동 보조 장치(100)는 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(207)에서, 운동 보조 장치(100)는 중간 입각기(mid-stance)의 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다. 여기서, 이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함할 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 분류된 결과를 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치(100)는 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 보행 동작 분류 방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.
운동 보조 장치(300)를 착용한 사용자(310)는 평지, 계단 또는 경사를 보행할 수 있다. 계단 및 경사는 상승 또는 하강 방향으로 분류될 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 사용자의 동작을 분류할 수 있다. 운동 보조 장치(300)에는 관성 센서, 각도 센서 또는 힘 센서가 장착될 수 있다.
단계(321)에서, 운동 보조 장치(300)는 관성 센서의 센서 신호(311), 각도 센서의 센서 신호(313) 또는 힘 센서의 센서 신호(315)를 기초로 좌표계를 선택할 수 있다. 여기서 좌표계는 전체 보행 모드를 포함할 수 있다. 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 힘 센서의 센서 신호(315)는 지면 반발력(ground reaction force, GRF)에 대응할 수 있고, 운동 보조 장치(300)는 지면 반발력 및 발바닥 모듈의 관성 센서의 센서 신호를 분석하여 전체 보행 모드를 선택할 수 있다. 이렇게 선택된 좌표계는 기구학 해석을 위해 사용될 수 있다.
단계(323)에서, 운동 보조 장치(300)는 발을 변경했는지 여부를 결정할 수 있다. 사용자(310)의 좌족 및 우족의 수직 위치 차이는 DZpos(n)로 표현될 수 있다. 내딛는 발이 변경된 경우 n은 1 증가될 수 있다. 내딛는 발이 유지되는 경우 n은 유지될 수 있다. 즉, mode(n) = mode(n-1)일 수 있다.
단계(325)에서, 운동 보조 장치(300)는 발의 수직 위치를 계산할 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 좌족 및 우족의 수직 위치 차이 DZpos(n)를 계산할 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 설정된 기준 좌표계를 기초로 기준에 닿아 있는 발로부터 새롭게 지면에 닿는 발의 수직 위치 차이를 계산할 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학 해석을 수행함으로써 새롭게 지면에 닿는 발의 위치를 계산할 수 있다.
단계(327)에서, 운동 보조 장치(300)는 좌족 및 우족의 수직 위치 차이 DZpos(n)(331) 및 센서 데이터(315)를 이용하여 동작 분류를 수행할 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 결정 트리를 이용하여 동작 분류를 수행할 수 있다. 결정 트리는 이중 결정 트리를 포함할 수 있다.
단계(329)에서, 운동 보조 장치(300)는 분류된 결과를 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치(300)는 발의 뒤꿈치가 지면에 닿는 최초 접촉기의 분류된 결과를 발의 중앙면이 지면에 닿는 중간 입각기의 데이터를 이용하여 갱신할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전체 보행 모드를 설정하는 과정을 도시한 도면이다.
발바닥 모듈은 관성 센서 및 힘 센서를 포함할 수 있다. 운동 보조 장치는 관성 센서의 센서 신호 및 힘 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정할 수 있다. 운동 보조 장치는 발바닥 모듈의 힘 센서 및 관성 센서를 이용하여 전체 보행 모드를 설정할 수 있다.
전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드(left heel fixed, LHF), 좌족 발가락 고정 모드(left toe fixed, LTF), 우족 뒤꿈치 고정 모드(right heel fixed, RHF), 우족 발가락 고정 모드(right toe fixed, RTF)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자의 보행 동작은 최초 접촉기(Initial Contact)(401), 중간 입각기(Mid-stance)(403), 전유각기(Pre-Swing)(405) 및 유각기(Swing)(407)로 구분될 수 있다. 여기서, 최초 접촉기(401)는 좌족 뒤꿈치 고정 모드 또는 우족 뒤꿈치 고정 모드에 해당될 수 있다. 중간 입각기(403) 및 전유각기(405)는 좌족 발가락 고정 모드 또는 우족 발가락 고정 모드에 해당될 수 있다. 유각기(407)는 다시 좌족 뒤꿈치 고정 모드 또는 우족 뒤꿈치 고정 모드에 해당될 수 있다. 단, 한 주기에서, 최초 접촉기와 유각기는 서로 다른 발에 대응할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018030676476-pat00001
수학식 1을 참조하면, 우족 발가락의 지면 반발력(Ftoe,R)이 우족 뒤꿈치의 지면 반발력(Fheel,R) 미만이고, 우족 전체 지면 반발력(GRFsum,R)이 임계값(λ) 이상이고, 좌족의 각도 정보(θf,L)가 임계값(β) 이상인 경우, 운동 보조 장치는 전체 보행 모드를 우족 뒤꿈치 고정 모드로 설정할 수 있다. 여기서, 임계값(λ)은 유각(swing) 상태와 입각(stance) 상태를 구분하는 값이며, 각도 정보(θf)는 발바닥 모듈의 관성 센서의 피치 정보이고, 임계값(β)은 발의 경사(foot inclination)에 대한 기준값이다.
우족 발가락의 지면 반발력(Ftoe,R)이 우족 뒤꿈치의 지면 반발력(Fheel,R) 이상이고, 우족 전체 지면 반발력(GRFsum,R)이 임계값(λ) 이상인 경우, 운동 보조 장치는 전체 보행 모드를 우족 발가락 고정 모드로 설정할 수 있다.
좌족 발가락의 지면 반발력(Ftoe,L)이 좌족 뒤꿈치의 지면 반발력(Fheel,L) 미만이고, 좌족 전체 지면 반발력(GRFsum,L)이 임계값 (λ)이상이고, 우족의 각도 정보(θf,R)가 임계값(β) 이상인 경우, 운동 보조 장치는 전체 보행 모드를 좌족 뒤꿈치 고정 모드로 설정할 수 있다.
좌족 발가락의 지면 반발력(Ftoe,L)이 좌족 뒤꿈치의 지면 반발력(Fheel,L) 이상이고, 좌족 전체 지면 반발력(GRFsum,L)이 임계값(λ) 이상인 경우, 운동 보조 장치는 전체 보행 모드를 좌족 발가락 고정 모드로 설정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
운동 보조 장치는 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산할 수 있다. 도 5를 참조하면, 사용자는 RTH 모드(501)에서 LHF 모드(503)로 이동할 수 있다. 운동 보조 장치는 설정된 기준 좌표계인 전체 보행 모드를 기초로 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학 해석을 수행할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018030676476-pat00002
수학식 2는 좌족의 위치를 시작으로 우족의 위치를 계산하기 위한 식이다. 예를 들어, 기준 좌표계가 LHF인 경우(503), 좌족이 고정된 좌표계(fixed coord L)가 사용된다. 각 부분의 각도 정보는 동차 변환 행렬(Homogeneous transformation matrix) A로 표현될 수 있다. 예를 들어, 좌족 뒤꿈치의 각도 정보에 대응되는 A1 1, 좌족 무릎 관절의 각도 정보에 대응되는 A2 2 ? 우족 무릎 관절의 각도 정보에 대응되는 ankleRAfrontfootR을 곱하면 우족의 기준 좌표계에 대응되는 refAfrontfootR을 구할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 보행 동작을 분류하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
운동 보조 장치는 정강이 링크, 허벅지 링크 또는 발바닥 모듈을 포함할 수 있다. 운동 보조 장치는 좌족 및 우족의 수직 위치와 정강이 링크의 관성 센서, 허벅지 링크의 관성 센서 및 발바닥 모듈의 관성 센서의 센서 신호 중 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류할 수 있다.
운동 보조 장치는 이중 결정 트리를 이용하여 동작을 분류할 수 있다. 운동 보조 장치는 좌족 및 우족의 수직 위치 차이 DZpos(n)를 이용하여 상승 및 하강에 따른 동작 분류를 수행할 수 있다. 운동 보조 장치는 동작을 비 평지 동작(601, 605) 및 복합 평지 동작(603)으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 결정 트리를 이용하여 비 평지 동작(601, 605)을 상승 동작 또는 하강 동작으로 분류할 수 있다. 제어부(105)는 결정 트리를 이용하여 복합 평지 동작(603)을 복합 상승 동작 또는 복합 하강 동작으로 분류할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 보행 동작을 분류하는 이중 결정 트리를 설명하기 위한 도면이다.
운동 보조 장치는 각 관절의 각도 정보 등을 이용하여 기구학 해석(711)을 수행할 수 있다. 기구학 해석의 결과 양 발의 수직 위치 차이(713)가 계산될 수 있다.
운동 보조 장치는 양 발의 수직 위치 차이(713) 및 센서 신호(715)를 이용하여 동작을 분류할 수 있다. 여기서 센서 신호(715)는 관성 센서의 센서 신호(701), 각도 센서의 회전 정보(703) 또는 발바닥 모듈의 센서 신호(705)를 포함할 수 있다.
운동 보조 장치는 양 발의 수직 위치 차이(713)를 임계값과 비교하여 비 평지 동작 DT1(723), 복합 평지 동작 DT3(727), 복합 평지 동작 DT4(729) 또는 비 평지 동작 DT2(725)를 구분할 수 있다.
운동 보조 장치는 비 평지 동작 DT1(723)을 경사 상승(RA) 또는 계단 상승(SA)으로 분류할 수 있다. 운동 보조 장치는 비 평지 동작 DT2(725)을 경사 하강(RD) 또는 계단 하강(SD)으로 분류할 수 있다. 운동 보조 장치는 복합 평지 동작 DT3(727)을 평지(LG), 경사 상승(RA) 또는 계단 상승(SA)으로 분류할 수 있다. 운동 보조 장치는 복합 평지 동작 DT4(729)을 평지(LG), 경사 하강(RD) 또는 계단 하강(SD)으로 분류할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 갱신하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
운동 보조 장치의 발바닥 모듈은 관성 센서를 포함할 수 있다. 운동 보조 장치는 중간 입각기의 발바닥 모듈의 관성 센서의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신할 수 있다.
도 8을 참조하면, 최초 접촉기(801, 805)에서 중간 입각기(803, 807)로 동작이 변경되는 경우, 운동 보조 장치는 최초 접촉기(801, 805)에서 분류된 보행 동작을 중간 입각기(803, 807)에서 획득한 정보를 기초로 갱신할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018030676476-pat00003
수학식 3을 참조하면, 중간 입각기의 발바닥 모듈의 관성 센서로부터 획득한 각도 정보를 θf라고 할 때, θf가 -φLG와 +φLG 사이에 있고 DZpos가 -ρ와 +ρ 사이에 있는 경우, 운동 보조 장치는 분류된 결과를 LG로 갱신할 수 있다. 여기서, DZpos는 좌족 및 우족의 수직 위치 차이를 의미한다. φLG, φRA, φRD는 LG, RA, RD 상태에 대한 발바닥의 임계 각도를 의미한다. ρ는 보행 상태를 분류하기 위한 좌족 및 우족의 수직 위치 차이의 임계값을 의미한다.
θf가 -φLG와 +φLG 사이에 있고 분류된 결과가 RA인 경우, 운동 보조 장치는 분류된 결과를 SA로 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치는 RA와 SA를 구분하는 기준으로 발바닥의 임계 각도인 φLG 를 이용할 수 있다. 보행 상태가 RA로 일응 분류된 경우에도, 발바닥 모듈의 관성 센서로부터 획득한 각도 정보 θf가 -φLG와 +φLG 사이인 경우, 보행 상태를 경사가 아닌 계단으로 판단하고 보행 상태를 SA로 갱신할 수 있다.
θf가 - φLG와 +φLG 사이에 있고 분류된 결과가 RD인 경우, 운동 보조 장치는 분류된 결과를 SD로 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치는 RD와 SD를 구분하는 기준으로 발바닥의 임계 각도인 φLG 를 이용할 수 있다. 보행 상태가 RD로 일응 분류된 경우에도, 발바닥 모듈의 관성 센서로부터 획득한 각도 정보 θf가 -φLG와 +φLG 사이인 경우, 보행 상태를 경사가 아닌 계단으로 판단하고 보행 상태를 SD로 갱신할 수 있다.
θf가 φRA 미만이고 분류된 결과가 SA인 경우, 운동 보조 장치는 분류된 결과를 RA로 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치는 SA와 RA를 구분하는 기준으로 발바닥의 임계 각도인 φRA 를 이용할 수 있다. 보행 상태가 SA로 일응 분류된 경우에도, 발바닥 모듈의 관성 센서로부터 획득한 각도 정보 θf가 φRA보다 작은 경우, 보행 상태를 계단이 아닌 경사로 판단하고 보행 상태를 RA로 갱신할 수 있다.
θf가 φRD 보다 크고 분류된 결과가 SD인 경우, 운동 보조 장치는 분류된 결과를 RD로 갱신할 수 있다. 운동 보조 장치는 SD와 RD를 구분하는 기준으로 발바닥의 임계 각도인 φRD 를 이용할 수 있다. 보행 상태가 SD로 일응 분류된 경우에도, 발바닥 모듈의 관성 센서로부터 획득한 각도 정보 θf가 φRD보다 큰 경우, 보행 상태를 계단이 아닌 경사로 판단하고 보행 상태를 RD로 갱신할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 보행 보조 장치의 제어 방법의 전체적인 동작을 나타내는 순서도이다.
일 실시예에 따르면, 단계(901)에서, 보행 보조 장치는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정한다.
보행 보조 장치는 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정할 수 있다. 여기서, 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(901)에서, 보행 보조 장치는 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산한다.
보행 보조 장치는 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 운동 보조 장치의 각 관절의 각도 정보를 계산할 수 있다.
보행 보조 장치는 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 기준 좌표계에 대한 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(901)에서, 보행 보조 장치는 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류한다.
보행 보조 장치는 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류할 수 있다.
이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(901)에서, 보행 보조 장치는 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다.
보행 보조 장치는 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 분류된 결과를 갱신할 수 있다.
보행 보조 장치는 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(901)에서, 보행 보조 장치는 갱신된 결과를 기초로 운동 보조 장치를 제어한다.
도 10은 일 실시에에 따른 보행 동작 분류 장치의 제어 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 보행 동작 분류 장치(1000)는 적어도 하나의 프로세서(1001)를 포함한다. 프로세서(1001)는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하고, 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하고, 중간 입각기(mid-stance)의 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신한다.
보행 동작 분류 장치(1000)는 메모리(1003)를 더 포함할 수 있다. 메모리(1003)는 수신된 센서 신호를 저장하고 센서 신호로부터 획득된 정보를 저장할 수 있다. 메모리(1003)는 전체 보행 모드에 관한 정보 및 전체 보행 모드를 분류하는 기준에 관한 정보를 저장할 수 있다.
보행 동작 분류 장치(1000)는 I/O 인터페이스(1005)를 더 포함할 수 있다. I/O 인터페이스(1005)는 각 센서로부터 센서 신호를 수신할 수 있다. I/O 인터페이스(1005)는 분류된 결과를 출력 장치로 송신할 수 있다.
도 11은 일 실시에에 따른 운동 보조 장치의 제어 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 운동 보조 장치(1100)는 적어도 하나의 프로세서(1101)를 포함한다. 프로세서(1101)는 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하고, 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고, 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하고, 중간 입각기(mid-stance)의 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하고, 갱신된 결과를 기초로 운동 보조 장치를 제어한다.
운동 보조 장치(1100)는 메모리(1103)를 더 포함할 수 있다. 메모리(1103)는 수신된 센서 신호를 저장하고 센서 신호로부터 획득된 정보를 저장할 수 있다. 메모리(1103)는 전체 보행 모드에 관한 정보 및 전체 보행 모드를 분류하는 기준에 관한 정보를 저장할 수 있다.
운동 보조 장치(1100)는 I/O 인터페이스(1105)를 더 포함할 수 있다. I/O 인터페이스(1105)는 각 센서로부터 센서 신호를 수신할 수 있다. I/O 인터페이스(1105)는 분류된 결과를 출력 장치 또는 제어 장치로 송신할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (24)

  1. 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하는 단계;
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계;
    상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 보행 동작을 분류하는 단계; 및
    중간 입각기(mid-stance)의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 동작을 분류하는 단계는,
    이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류하는, 보행 동작 분류 방법.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 상기 운동 보조 장치의 각 관절의 각도 정보를 계산하는 단계; 및
    상기 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 기준 좌표계에 대한 상기 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는, 보행 동작 분류 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 상기 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 상기 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함하는, 보행 동작 분류 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는,
    상기 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 상기 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 상기 분류된 결과를 갱신하는, 보행 동작 분류 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는,
    상기 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신하는, 보행 동작 분류 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함하는, 보행 동작 분류 방법.
  8. 컴퓨팅 하드웨어가 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.

  9. 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하는 단계;
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계;
    좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하는 단계;
    중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는 단계; 및
    상기 갱신된 결과를 기초로 상기 운동 보조 장치를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 동작을 분류하는 단계는,
    이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.

  10. 제9항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    상기 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 이용하여 상기 운동 보조 장치의 각 관절의 각도 정보를 계산하는 단계; 및
    상기 각 관절의 각도 정보를 이용하여 기구학(kinematics) 해석을 수행함으로써 기준 좌표계에 대한 상기 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 이중 구조의 결정 트리는 비 평지 동작 및 복합 평지 동작을 분류하고, 상기 비 평지 동작은 상승 동작 및 하강 동작을 포함하고, 상기 복합 평지 동작은 복합 상승 동작 및 복합 하강 동작을 포함하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는,
    상기 중간 입각기의 발바닥 모듈의 센서 신호 및 상기 좌족 또는 우족의 수직 위치를 이용하여 상기 분류된 결과를 갱신하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는,
    상기 분류된 결과를 평지(level ground), 계단 상승(stair ascent), 계단 하강(stair descent), 경사 상승(ramp ascent) 또는 경사 하강(ramp descent)으로 갱신하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 발바닥 모듈의 힘 센서의 센서 신호 및 관성 센서의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드는 좌족 뒤꿈치 고정 모드, 좌족 발가락 고정 모드, 우족 뒤꿈치 고정 모드, 우족 발가락 고정 모드를 포함하는, 운동 보조 장치의 제어 방법.
  16. 컴퓨팅 하드웨어가 제9항, 제10항 및 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.

  17. 발바닥 모듈;
    상기 발바닥 모듈에 연결되는 정강이 링크;
    상기 정강이 링크의 일단에 연결되는 허벅지 링크;
    상기 허벅지 링크의 일단에 연결되는 허리 링크 및
    상기 허리 링크에 연결되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고,
    좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 동작을 분류하고,
    중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는,
    운동 보조 장치.

  18. 제17항에 있어서,
    상기 발바닥 모듈은 관성 센서 및 힘 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 관성 센서의 센서 신호 및 상기 힘 센서의 센서 신호를 이용하여 상기 전체 보행 모드를 설정하는,
    운동 보조 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 정강이 링크, 상기 허벅지 링크 또는 상기 발바닥 모듈은 관성 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 상기 정강이 링크의 관성 센서, 상기 허벅지 링크의 관성 센서 및 상기 발바닥 모듈의 관성 센서의 센서 신호 중 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 동작을 분류하는,
    운동 보조 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 발바닥 모듈은 관성 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 상기 관성 센서의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는,
    운동 보조 장치.
  21. 발바닥 모듈;
    상기 발바닥 모듈에 연결되는 정강이 링크;
    상기 정강이 링크의 일단에 연결되는 허벅지 링크;
    상기 허벅지 링크의 일단에 연결되는 허리 링크 및
    상기 허리 링크에 연결되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고,
    좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 동작을 분류하고,
    중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하고,
    상기 갱신된 결과를 기초로 상기 발바닥 모듈, 상기 정강이 링크, 상기 허벅지 링크 또는 상기 허리 링크를 제어하는,
    운동 보조 장치.

  22. 제21항에 있어서,
    상기 허벅지 링크를 상기 허리 링크에 대해 회전시키는 제1 회전 조인트; 및
    상기 정강이 링크를 상기 허벅지 링크에 대해 회전시키는 제2 회전 조인트를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 갱신된 결과를 기초로 상기 제1 회전 조인트 또는 상기 제2 회전 조인트를 제어하는,
    운동 보조 장치.
  23. 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드(Total gait mode)를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고,
    상기 좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 보행 동작을 분류하고,
    중간 입각기(mid-stance)의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하는,
    보행 동작 분류 장치.

  24. 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    발바닥 모듈의 센서 신호를 이용하여 전체 보행 모드를 설정하고,
    상기 전체 보행 모드를 이용하여 좌족 및 우족의 수직 위치를 계산하고,
    좌족 및 우족의 수직 위치와 운동 보조 장치의 적어도 하나의 센서 신호를 기준으로 이중 구조의 결정 트리를 이용하여 동작을 분류하고,
    중간 입각기의 상기 발바닥 모듈의 센서 신호를 기준으로 분류된 결과를 갱신하고,
    상기 갱신된 결과를 기초로 상기 운동 보조 장치를 제어하는,
    운동 보조 장치의 제어 장치.



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